南阳理工学院控制仪表及装置结课论文
学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器
学生：梁梓鸣
指导教师：李珍
完成日期2014年12月
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文
现场总线总结报告
Field-bus Summary Report
总计：毕业设计（论文）11 页
表格：0 个
插图： 10 幅
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文
现场总线总结报告
Fieldbus Summary Report
学院（系）：机械与汽车工程学院
专业：测控技术与仪器
学生姓名：梁梓鸣
学号：1302314011
指导教师（职称）：李珍（高级工程师）
评阅教师：
完成日期：2014年12月
南阳理工学院
Nan yang Institute of Technology
现场总线总结报告
测控技术与仪器梁梓鸣
[摘要]现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，现场总线被广泛应用。
［关键词］现场总线；网络；通讯
Fieldbus Summary Report
Measurement & Control Technology and Instruments Major LIANG Zi－ming
Abstract:Fieldbus refers to the factory focuses on the digital communication between the measurement and control of the machine in the network,also called field network.Is the sensor, various operating terminal and communication between the controller and the controller communication between specialized network.Fiedbus production plays a very important role to the development of industry,have a very important impact on the growth of the national economy. Fieldbus is gradually popularized in industrial field,a lot of equipment not only has the function of the traditional instrument,but also has the function of fieldbus,in the DCS,fieldbus is widely used.
Key words:Fieldbus;network;communication
目录
1 现场总线概述 (1)
1.1 现场总线的产生与发展 (1)
1.2 现场总线基本概念 (1)
1.2.1 现场总线的定义 (1)
1.2.2 现场总线技术的特点 (2)
1.2.3 现场总线的优缺点 (2)
2 Foundation Fieldbus (3)
2.1 FF总线的技术特点 (3)
2.1.1 适用于过程自动化的低速FF-H1 (3)
2.1.2 内容广泛的用户层 (3)
2.1.3 基于以太网的高速FF-HSE (4)
2.2 FF总线通信模型 (4)
2.2.1 FF-H1总线模型FF-H1 (4)
2.2.2 FF-HSE总线通信模型 (5)
2.3 FF总线的网络结构 (5)
3 Profibus (6)
3.1 Profibus总线的系统组成与技术特点 (6)
3.1.1 系统组成 (6)
3.1.2 系统主要特点 (6)
3.1.3 主要应用领域 (7)
3.2 Profibus技术 (7)
3.2.1 Profibus DP (7)
3.2.2 Profibus PA (9)
3.3 Profibus总线通信模型 (9)
3.4 Profibus总线的网络结构 (10)
结束语 (10)
参考文献 (11)
致谢 (11)
1 现场总线概述
1.1 现场总线的产生与发展
20世纪50年代前，过程控制仪表使用气动标准信号，20世纪60～70年代发展了4mA～20mA(DC)标准信号，直到现在仍在使用。20世纪80年代中期在国际上开始出现，20世纪90年代初，用微处理器技术实现过程控制以及智能传感器的发展，导致需要用数字信号取代4mA～20mA(DC)模拟信号，这就形成了一种先进工业测控技术——现场总线(Fiedbus)。
1.2 现场总线基本概念
1.2.1 现场总线的定义
现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的计算机局域网络，其网络节点是以微处理器为基础的、具有检测、控制、通信能力的智能式仪表或控制设备。现场总线标准实质上是一个定义了硬件接口和通信协议的通信标准。
1.2.2 现场总线技术的特点
1 系统的开放性
开放系统是指通信协议公开,各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致性、公开性,强调对标准的共识与遵从。一个开放系统,它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的,开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。
2 互可操作性与互用性
这里的互可操作性,是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通,可实行点对点,一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
3 现场设备的智能化与功能自治性
它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成,仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能,并可随时诊断设备的运行状态。
4 系统结构的高度分散性
由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能,使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系,4-20mAP.S.现场总线P.S.简化了系统结构,提高了可靠性。
5 对现场环境的适应性
工作在现场设备前端,作为工厂网络底层的现场总线,是专为在现场环境工作而设计的,它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等,具有较强的抗干扰能力,能采用两线制实现送电与通信,并可满足本质安全防爆要求等。
1.2.3 现场总线的优缺点
优点：现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的领域；一对双绞线上可挂接多个控制设备，便于节省安装费用；节省维护开销；提高了系统的可靠性；为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
缺点：网络通信中数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送与到达次序的不一致等都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析与综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。
2 Foundation Fieldbus
基金会现场总线（FF）的前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合Foxboro、ABB、Siemens、Smar等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合Allen-Bradley、Bailey等150家欧洲著名公司制定的World FIP协议。这两大集团于1994年一起成立了现场总线基金会，致力于开发国际上统一的现场总线标准。
2.1 FF总线的技术特点
2.1.1 适用于过程自动化的低速FF-H1
用于现场级控制的FF-H1为适应过程自动化系统在功能、环境与技术上的需求，该总线除了实现过程信号的数字通信外，还具有以下特点。
1 控制与信息处理的现场化
FF现场总线仪表具有很强的功能自治性，它丰富的功能模块是其在现场就可完成对过程变量的检测、变送、控制、计算、显示、报警、故障诊断和自动保护等任务，构成完整的现场控制系统。这种功能上的自治性和结构上的彻底分散性无疑提高了系统的可靠性和组态的灵活性，保障工业生产处于安全、稳定、经济的运行状态。
2 支持总线供电和本质安全防爆
FF-H1采用了基于IEC 61158-2的双线信号传输技术，并为现场仪表提供两种供电方式：非总线供电和总线供电。非总线供电时，仪表直接由外部电源供电；总线供电时，总线上既要传输信号，又要由总线为现场仪表提供电源能量。
根据本质防爆要求，应用于易燃、易爆场合的设备，除了应保证能完成测量、控制、通信等的正常工作外，还应在任何情况下不至于产生火花和引发燃烧、爆炸等事故。
3 令牌总线访问机制
FF-H用了令牌传递的总线控制方式。在物理上，它是一种总线结构的局域网，站点共享的传输介质为总线。但在逻辑上，它是一种环形结构的局域网，连接到总线上的站点组成一个逻辑环，每个站点被赋予一个顺序的逻辑位置，站点只有取得令牌才能发送数据帧，该令牌在逻辑环上依次传递。FF-H1中令牌传递是由链路活动调度器控制的，作为介质访问控制中心的链路活动调度确保了控制系统中信息传输的及时性。
2.1.2 内容广泛的用户层
通信模型中增加了用户层是FF现场总线的又一重要特点。用户层的功能块和设备描述，使仪器设备间的互操作易于实现。
1 功能块与功能块应用进程
FF提供一种通用结构，把现场控制系统所需的各种功能封装为相应的功能块，使其公共特征标准化，规定它们各自的输入、输出、算法、事件、变量与块控制图，并把他们组成为可在某个现场设备中执行的应用进程，即功能块应用进程。功能块的通用结构是实现开放系统架构的基础，也是实现各种网络功能与自动化功能的基础。
2 设备描述
设备描述是FF总线为实现设备间的互可操作性、支持标准功能块操作而采用的一项重要技术。它为仪器或系统中的虚拟现场设备的每个对象提供了扩展描述，包括变量标签、工程单位、要显示的十进制数、量程与诊断菜单等。
2.1.3 基于以太网的高速FF-HSE
总体结构上HSE与H1相似：在高层与H1基本一致，依然保留用户层和应用层；在底层则采用了流行的以太网+TCP/IP协议。这种结构的优点是使HSE的开发难度相对减小，同时使成本降低。HSE充分利用了现有的以太网技术，使其传输速率远高于H1总线，它迎合了自动化和仪器仪表最终用户对互操作性、低成本和高速现场总线解决方案的要求。
2.2 FF总线通信模型
2.2.1 FF-H1总线模型FF-H1
总线的物理层对应OSI的第1层，它从通信栈接收报文，并将其转换成在现场总线通信介质上传输的信号，反之亦然。
通信栈对应OSI的第2层和第7层。第2层，即数据链路层，主要控制报文在现场总线的传输。它通过链路活动调度器来管理对总线的访问；控制确定信息的传输和设备间的数据交换。
第7层即应用层，对用户层进行编码和解码。该层包括现场总线访问子层（FAS）
和现场总线报文规范子层（FMS）。
图2.1 FF-H1总线模型与OSI模型的对应关系
2.2.2 FF-HSE总线通信模型
底层采用以太网标准，HSE使用流行的TCP/UDP/IP协议族，作为总线模型的网络层与传输层。应用层为总线设备访问子层。HSE总线的用户层与H1总线相同。
图2.2 FF-HSE总线通信模型简图
2.3 FF总线的网络结构
FF低速总线H1支持点对点的连接（星型）、总线型和树形结构，同时这几种结构还可以组合在一起构成混合式结构。高速总线HSE主要采用总线型结构。FF现场总线网络结构如图2.3所示。
图2.3 FF现场总线网络结构示意图
由上图可知，FF总线网络可以包含多个HSE子网和多个互连的H1链路，几个HSE 子网通过标准路由器连接。
3 Profibus
Profibus也是一种开放式的现场总线，是由Siemens公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。目前在世界有20多个地区性的用户组织，而且在中国也成立了现场总线专业委员会。国际上有数百家厂商生产支持Profibus标准的产品，Profibus已广泛应用于加工制造、过程控制、交通、电力和楼宇自动化。
图3.1 Profibus面向现场级与车间级的数字化通信系统
Profibus总线协议也是以IOS/OSI参考模型为基础，定义了物理传输特性、总线通
信协议和应用行规，传输速率为9.8KB/S～12MB/S，相应的通信距离为100～1200m。
典型的工厂自动化系统通常分为现场设备层、车间监控层和工厂管理层，见图3.1所示。现场总线Profibus是面向现场级与车间级的数字化通信网络。
3.1 Profibus总线的系统组成与技术特点
3.1.1系统组成
Profibus控制系统组成包括以下几个部分：
1 一类主站：指PLC、PC或可做1类主站的控制器。1类主站完成总线通信控制与管理。
2 二类主站：PLC（智能型I/O）分散式I/O（非智能I/O）驱动器、传感器、执行机构等现场设备。
3.1.2 系统主要特点
1 容易安装，节省成本。
2 集中组态，建立系统简单。
3 提高可靠性，工厂生产更安全、有效。
4 减少维护，节省成本。
5 符合国际标准，工厂投资安全。
3.1.3 主要应用领域
1 制造业自动化：汽车制造（机器人、装配线、冲压线等）、造纸、纺织、汽车组装、润滑油生产、钢板冲压成型啤酒生产（过滤与发酵）等。
2 过程控制自动化：石化、化工、制药、造纸、纺织、水泥、食品、啤酒等。
3 电力：发电、输配电。
4 楼宇：空调、风机、供热、照明灯。
5 铁路交通：信号系统等。
3.2 Profibus技术
Profibus总线包括Profibus DP和P A。前者主要用于工厂自动化，后者专为过程自动化而设计。原先还包括FMS,但随着工业以太网技术的迅速发展，Profibus FMS这一层与逐渐被Ethernet所取代。
3.2.1 Profibus DP
Profibus DP（以下简称DP）由不同类型的设备组成（如图3.2所示），在同一总线上最多可连接126个站点，站点类型有3种：1类DP主站（DPM1）、2类DP主站（DPM2）和DP从站。各类型设备的主要功能如图3.3所示。
图3.2 Profibus DP多主站系统图
图3.3 各类设备的基本功能
Profibus DP基本特征如下：
1 传输技术：RS-485双绞线、双线电缆或光缆，传输速率为9.6Kb/s～12Mb/s。
2 总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系
统（如图3.2所示）。总线上最多站点（主-从设备）数为126。
3 通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。
4 运行模式：运行、清除、停止。
5 同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式为输出同步，锁定模式为输入同步。
6 功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送、各DP从站的动态激活和可激活、DP从站组态的检查、强大的诊断功能、3级诊断信息、输入或输出的同步、通过总线给DP从站赋予地址。通过总线对一类DP主站（DPM1）进行配置，每个DP从站的输入和输出数据最大为246B。
7 可靠性和保护机制：所有的信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器（Watchdog Timer），对DP从站的输入/输出进行存取保护。DP从站上带可变定时器的用户数据传送监视。
8 设备类型：2类DP主站（DPM2）是可进行编程、组态、诊断的设备。1类DP 主站（DPM1）是中央可编程控制器，如PLC、PC等。DP从站是带二进制值或模拟量输入/输出的驱动器、阀门等。
9 速率：DP对所有站点传送512b/s输入和512b/s输出，在12Mb/s时只需1ms。
10 诊断功能：经过扩展的DP诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集，诊断信息分3级：本站诊断操作，即本站设备的一般操作状态，如温度过高、压力过低；模块诊断操作，即一个站点的某具体I/O模块故障；通过诊断操作，即一个单独输入/输出位的故障。
3.2.2 Profibus PA
Profibus P A（以下简称P A）主要用于流程工业自动化领域（如图3.4所示）。使用Profibus P A可取代现行的4～20mA的模拟技术，如图3.5所示。
图3.4 PA
图3.5 PA的典型连接
Profibus DP基本特征如下：
1 适合过程自动化应用的行规使不同厂家的现场设备具有互换性。
2 增加和去除总线站点，即使在本质安全地区也不会影响到其他站。
3 在过程自动化的PA段与制造自动化的DP总线段之间通过耦合器连接，并使之实现两段间的透明通信。
4 使用与IEC1158-2技术相同的双绞线完成远程供电和数据传送。
5 在潜在的爆炸危险区可使用防爆型“本质安全”或“非本质安全”。
3.3 Profibus总线通信模型
以OSI模型为基础的Profibus总线通信模型如图3.6所示。从功能上可分为传输特性（物理层）、通信协议（数据链路层）和
应用行规。
Profibus物理层总线介质为屏蔽双绞线
或光缆。DP的数据传输采用RS-485或
RS-485-IS通信标准，PA的数据传输则符合
IEC61158-2规范。
链路层的通信协议有三个版本：DP-V0、
DP-V1和DP-V2可供使用。DP-V0提供DP
基本功能，包括数据循环交换，以及站诊断、图3.6 Profibus总线通信模型
模块诊断和特定通道的诊断。DP-V1包含了依据过程自动化的需求而增加的功能，特别是用于参数赋值、操作、现场设备的可视化和报警处理等的非循环数据通信，这样就可对站中的任何数据组进行读写。DP-V2包含了依据驱动技术的需求而增加的功能。
3.4 Profibus总线的网络结构
由Profibus总线构成的控制网络如图3.7所示。它包括现场层和监控层。
图3.7 Profibus总线的网络结构
现场层的从站（从设备）有传感器、传动设备、执行机构、开关、变送器、阀门等，主站（主设备）有PLC、PC机等。它们由Profibus DP和Profibus PA连接起来，完成生产线上现场设备的控制任务，并进行通信管理，实现主、从设备之间以及现场层与监控层间的信息传输功能。
监控层有操作站、控制器等设备，可由Profibus FMS（或Ethernet）连接起来，完成对生产设备的监控、故障报警、统计、调度等功能。
结束语
自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。发展现场总线技术已成为工业自动化领域广为注的焦点课题，国际上现场总线的研究、开发，使测控系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的征程，这对中国现场总线控制系统的发展是个极好的机会，也是一次严峻的挑战。自动化系统的网络化是发展的大趋势，现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻的。现在网络技术日新月异，发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益，因而会得到广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。
参考文献
[1] 刘泽祥.现场总线技术.机械工业出版社2005.08
[2] 周明编.现场总线控制.中国电力出版社2002.01
[3] 刘泽祥, 李媛.现场总线技术.机械工业出版社2011
[4] 许洪华.现场总线与工业以太网技术.电子工业出版社2008.06
[5] 王慧锋,何衍庆.现场总线控制系统原理及应用.化学工业出版社2006
[6] 龙志强, 李迅, 李晓龙.现场总线控制网络技术.机械工业出版社2011
致谢
本文是在李珍老师的关心和指导下完成的。在此表示深深的感谢。在写这篇论文时，我查阅了大量的书籍，李老师也给我许多建议。自己也学到不少东西。收获颇丰。
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器 学生：梁梓鸣 指导教师：李珍 完成日期2014年12月
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 现场总线总结报告 Field-bus Summary Report 总计：毕业设计（论文）11 页 表格：0 个 插图： 10 幅
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电气工程学院 通信与现场总线课程设计
目录 一：设计任务 (4) 理想模型： (4) 实验中用到的任务模型 (5) 二：力控软件平台建立的实验模型 (5) 三、实验设备与仪器 (6) 四、设计思路与过程 (6) 五、调试和功能 (13) 六、联机调试：C/S方式的远程控制 (26) 七、课设总结与心得 (29)
（一）本次课程设计题目： 通过三维力控组态软件实现对搅拌罐的网络控制 （二）主要容及要求 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 独立完成，承担系统设计、系统分析、组态软件的学习与编程、网络系统调试等任务，要求提供最终的解决程序（验收）和相关文件，并以报告论文方式说明实现的思路及工程应用前景。 （三）进度安排： （1）在第一次课堂上了解并知道了Forecontrol V6.1软件的初步使用。 （2）根据相关资料，熟悉并设计并完成客户端组态软件的实际工艺流程界面界面的绘制。 （3）对搅拌罐工程相关控制进行了编程。 （4）熟悉服务器端通信参数的要求，完成C/S的网络控制。 （4）3月30日在实验室完成整个系统的软件调试及最后联机调试。 （5）撰写设计报告。
通过三维力控组态软件实现 对搅拌罐的网络控制 一：设计任务 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 本次课程设计中，我们主要运用了C/S（客户端/服务器）方式，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 理想模型：
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
电气控制与PLC 结课报告 学院：电信学院 专业：电子信息工程技术 学号： 姓名： 指导老师：
第一部分：常用低压电器 1.1低压电器的基本知识 低压电器：是指工作在交流200V、直流1500V及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。 1.1.1低压电器的分类 1.低压配电电器 用于供、配电系统中进行电能输送和分配的电器。如：刀开关、低压断路器、熔断器。 2.低压控制电器 用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器、继电器、主令电器等。3.低压主令电器 用于发送控制指令的电器。如按钮、主令开关、行程开关、主令控制器、转换开关等。 4.低压保护电器 用于对电路及用电设备进行保护的电器。如熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等。 5.低压执行电器 用于完成某种动作或传送功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。 1.1.2低压电器基本结构 电磁式电器是电气控制系统中最常见的低压电器，从其基本结构上看，大部分由电磁机构、触头系统和灭弧装置三个部分组成，如图所示。 电磁式低压电器的基本结构 1.电磁机构 （1）电磁机构的结构型式 电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁组成。 （2）电磁机构工作原理 吸力特性是指电磁吸力随衔铁与铁芯间气隙δ变化的关系曲线。 反力特性是指反作用力Fr（使衔铁释放的力）与气隙δ的关系曲线。
电磁机构反力特性与吸力特性 2.触头系统 （1）触头的接触形式 （a）点接触（b）线接触（c）面接触 （2）触头的分类 ◆按触头运动情况分为动触头和静触头。 ◆按触头控制的电路分为主触头和辅助触头。 ◆按触头的原始状态可分为常开触头和常闭触头。 ◆按触头的结构形式可分为桥式触头和指形触头。 （3）减小接触电阻的方法 触头材料选用电阻系数小的材料，使触头本身的电阻尽量减小； 增加触头的接触压力，一般在动触头上安装触头弹簧； 改善触头表面状况，尽量避免或减小表面氧化膜形成，在使用过程中尽量保持触头清洁。 3.电弧的产生和灭弧方法 （1）电弧的产生 电弧是在触头由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的，是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，是一种带电质子的急流。 （2）电弧的产生的原因 a强电场放射b撞击电离c热电子发射d高温游离 （3）灭弧的基本方法 1）拉长电弧，从而降低电场强度； 2）用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度； 3）将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧； 4）将电弧分成许多串联的短弧，增加维持电弧所需的临极电压降。 1.2 接触器 接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。
现场总线论文 题目：现场总线的现状及其发展趋势班级：电子1302 学号：1310910215 姓名：李天德
摘要： 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品.开发列入九五国家重点科技攻关项目。 Digital communication between field instruments and control room instrumentation are collectively referred to as fieldbus. Fieldbus technology since the 1990 s has become a worldwide one of the hotspots for the development of automation technology, is widely used in process automation, manufacturing automation, building automation and other fields of field intelligent device interconnection communication network. It as the basis of factory of digital communication network, communication between the scene of the production process and control devices and the connection between the higher control management level, is known as the "automation instrument and control system of a change". Since the late 1990 s in our country started to introduce and study bus technology, and use it as a focus in the study of industrial process control technology in the future, and in 1996 formally to fieldbus technology research and product. The development in the ninth national key scientific research projects. 关键词：现场总线、数字通讯、集散系统 Keywords: field bus, digital communication, distributed systems
测控技术与测控网络系统 （论文） 题目：PROFIBUS 2013年 5月4日 P R O F I B U S
摘要 PROFIBUS是面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性的现场总线标准。它已被广泛应用于制造业自动化（汽车制造，装瓶系统，仓储系统）、过程自动化（石油化工，造纸和纺织品工业企业）、楼宇自动化（供热空调系统）、交通管理自动化、电子工业和电力输送等行业。在可编程控制器、传感器、执行器、低压电器开关等设备之间传递数据信息。 关键词： PROFIBUS，网络化测控系统，现场总线，总线存取 一．当前网络化测控系统的现状和发展趋势： 测控技术的两个方面，一个是测一个是控。“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，
通过反馈等方式控制整个系统。计算机已经成为测控技术中的中坚力量，于是，网络技术也就自然而然的越来越成为测控技术满足实际需求的关键支持。但是不可否认，测控电路依然是测控技术发展的基础，和另一个重要的发展方向。 目前，应用较多的现代控制策略主要有自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制等。就应用而言，现代测控技术在当今社会的各个行业中,起着举足轻重的作用。其中，现场仪表与控制室装置之间通信采用模拟信号4～20mA，数字控制仪表内部的信号处理为数字信号，但输入仍为4～20mA，控制装置之间和控制装置与上位计算机之间采用数字通信技术。例如目前数字控制仪表，DCS系统，PLC系统，FCS系统等。 从20世纪80年代中期以来，CIMS日渐成为制造工业的热点，原因在于CIMS是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式。大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，现代检测技术将朝着检测结果高精度、系统智能化、检测结果数字化、检测功能多元化、检测器件微型化、检测系统自动化的放向发展，它将广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域。测量单元微小型化、智能化测量控制与仪器仪表大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展，从目前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”、“芯片系统”等看，测量单元的微小型化和智能化将是长期发展趋势。从应用技术看，微小型化和智能化测量单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。测控范围向立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展。随着仪器仪表所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球的发展，仪器仪表和测控装置向测控装置系统化、网络化方向发展。例如卫星测控系统，运载火箭上配置的各种传感器就达到数千，而卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控系统，然后和多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。 二．现场总线简介： 1、基金会现场总线（FF）.FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为 31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传
现场总线技术课程设计 课程设计要求及安全操作规程 一、设计前的准备 1.请查阅或借阅相关书籍，比如：西门子S7-300PLC、STEP7组态编程及WINCC组态方面的书籍或资料。 2.认真研读课程设计指导书，了解设计要求，明确设计过程中应注意的问题，并按照各项目要求准备记录等。 3.本次课设使用THPCAT-2型现场总线控制系统实验装置，该实验装置的总线控制柜由西门子S7-300 PLC组成。实验前应了解实验装置中的对象、水泵和所用控制组件的名称、作用及其所在位置, 以便于在实验中对它们进行操作和观察。熟悉实验装置面板图，要求做到由面板上的图形、文字符号能准确找到该设备的实际位置；熟悉工艺管道结构、每个手动阀门的位置及其作用。 二、设计过程的基本要求 1．明确设计任务； 2．提出设计方案； 3．运用STEP7组态软件对系统进行硬件组态设计； 4．编写LAD（梯形图）程序； 5. 运用WINCC组态软件对系统进行界面设计； 5．进行实验操作，做好观测和记录； 6．整理数据，得出结论，撰写课程设计报告。 三、课程设计报告要求 1.要求有封皮、目录； 2.课设内容分章节书写，每个项目包括设计要求、设计过程、结果或效果图及总结分析； 3.报告要求附页码。 四、安全操作规程 1．实验之前确保所有电源开关均处于“关”的位置，储水箱中是否有充足的水； 2．打开电源开关顺序：依次打开PLC控制柜中总电源开关、变频器开关（停大约10S后）、控制站开关、24VDC开关等。 3．关闭电源开关顺序：首先关闭控制站开关，再依次关闭其他电源开关，最后关闭总电源开关。 4. STEP7硬件组态下载程序时，请将PLC控制柜中CPU模块开关置于STOP状态，下载完毕时切换至RUN状态。 5．小心操作，切勿乱扳硬拧，严防损坏仪表及模块。 6．严格遵守实验室有关规定。
南京理工大学紫金学院工业自动化网络技术及应用课程论文 课题名称：现场总线技术之基金会现场总线 班级：11自动化 姓名：曹峰 学号：110603123 指导教师：李艳 实验学期：大四上
现场总线技术之基金会现场总线 1 现场总线技术 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。他的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要的影响 。 1.1 现场总线概述 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 1.2 现场总线分类 自80年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的领域显示了自己的优势。他们具有各自的优点，显示了较强的生命力。对现场总线技术的发展已经发挥并将会继续发挥较大的作用。目前已开发出有40多种现
总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。
计算机网络结课报告 专业：电子信息工程 班级：150406 姓名：尹子茹 学号：20152377
1 在社会不断发展，信息化日趋成熟的今天，计算机网络成为人类传输信息的重要手段之一。全球范围的计算机信息系统解除了人类交流的空间障碍，为人类生活提供了极大的便捷。网络的普及也为全球经济的发展带来了极大的契机，为越来越多的人们创造了巨大的财富。因此保障计算机网络信息传递的安全性，已成为当下最重要的研究课题之一。 计算机网络信息安全指的是保护计算机网络系统中的数据或者计算机软件和硬件不受到恶意的破坏、泄露，确保网络服务不问断，保证网络系统能够可靠连续的正常运行。网络安全根据安全主体的不同，可以分为两类：网络信息安全和网络设备安全。网络信息安全是是保障网络传输过程中信息的完整性和真实性。网络设备安全是网络传输数据的安全，避免网络设备因人为因素影响网络系统性能。计算机网络安全既包括管理控制网络的软件和硬件，也包括快捷的网络服务，共享的资源，因此定义网络安全应考虑涵盖计算机网络所涉及的全部内容。在保障网络安全传输的重要手段中，数据加密技术是最有效的方法之一。 计算机网络安全受到威胁的主要因素 计算机操作系统存在隐患对于一台电脑而言，操作系统是起着支撑作用的核心软件。操作系统不仅能够管理计算机系统的各种资源和扩充内部硬件，而且为广大用户在计算机使用过程中提供了方便，因此操作系统营造出一个健康有序的运行环境，起到了承上启下的重要作用。假设病毒侵犯到计算机操作系统中，它就有可能直接获得计算机的用户口令，并能够很随意的对整个计算机系统进行操作，窃取用户相关信息。此外，病毒还可以通过间谍程序对正在传输信息的用户进行监控;或者病毒利用操作系统中存在的漏洞，比如远程调用功能等漏洞，让整个服务器瘫痪，最终迫使计算机无法运行。出现上述安全隐患的原因往往是因为用户自认为了解所使用的安装软件，忽视了病毒的入侵，最终使得计算机处于危险状态。 数据库管理系统中的不安全隐患数据库管理系统的先天缺陷是由于分级管理的理念生成的。因此，用户身份证或者银行卡密码等相关涉及到个人隐私或者财产的安全问题，由于不安全隐患，一旦遭受病毒入侵，就会将上述私人重要信息公布于众。 网络中存在的不安全隐患计算机网络的普及和发展使得人们的生活变得更加丰富和便捷，大大促进了人类的发展。用户可以通过计算机任意获取自己想要的信息和发布各种信息，当然正是因为这种网络使用的任意性，带来了许多潜在的安全隐患。计算机网络的不安全隐患可能会对计算机内部软件和硬件造成威胁和侵犯，或者是简单的对传输线进行破坏，或是恶意攻击网络协议。在上述不安全因素中，尤为突出的是FTP、NFS、TCP/IP等协议。病毒利用上述协议中存在的漏洞，广泛搜索用户相关信息，进而破解计算机的口令密码，然后攻击计算机防火墙系统。 计算机数据加密技术的应用分析 网络安全是一门综合性学科，涉及到计算机科学、通讯网络技术和密码技术等多门学科。网络安全目的在于确保在网络传输过程中涉及个人隐私和商业利益的相关信息的完整性和真实性，不仅避免出现非法存取、病毒入侵等威胁，也避免竞争对手或者他人通过冒充、窃听等非法手段对自身相关隐私和权益进行入侵，更能有效地防治网络黑客的恶意进攻，避免了相关隐私泄露给用户带来的损失。计算机网络数据加密技术已经成为目前最有效的网络安全工具，它可以通过对信息重新编码，隐藏相关信息内容以便有效的防止相关信息的泄露。 数据加密数据加密有三种方式：节点、链路和端到端。节点加密是在节点处利用密
CAN总线在中央空调监控系统中的应用 摘要 中央空调控制系统是智能建筑中不可缺少的组成部分。传统的控制方法是采用DDC(直接数字控制器)方式，将各个温度、湿度检测点和控制点连接到一台或多台DDC上，实行多点实时监控。由于现代智能建筑楼层较多，多个空调风机位于不同楼层，温、湿度检测点分布于各个房间，采用DDC方式进行控制具有引线过长、施工不便、系统通信的实时性和可靠性不高等缺点，而面向工业控制的现场总线技术是目前解决工业控制现场数据实时通信问题的最佳方案。 本文在研究国内中央空调监控系统的发展现状与特点的基础上，设计了基于CAN总线的中央空调监控系统。整个中央空调监控系统以基于PCI总线的CAN通信卡作为总线数据采集器，采用接口芯片PCI9052实现CAN通信卡同PC机之间的通信，外置CAN芯片SJA1000实现CAN 总线的物理层和数据链路层功能。通过对CAN通信卡的驱动程序设计，实现对CAN总线上节点的监视和控制。 本文详细分析了CAN总线和PCI总线的技术特点及通信机理，研究了独立CAN控制SJA1000和CAN总线驱动器的工作原理，完成了通信卡的硬件设计及驱动程序设计。 关键词中央空调监控系统；CAN总线；PCI总线；PCI9052
Design of Control System of Central air-condition based on CAN bus Abstract Central Air Conditioning System is an intelligent building an integral part. Traditional control method is used DDC (Direct Digital Controller) approach of the various temperature and humidity measure points and control points connected to one or more DDC, the implementation of multi-real-time monitoring. As more modern intelligent building floor, a number of different floors in the air conditioning fan, temperature, humidity detection point located in each room, using DDC control has lead way too long, construction inconvenience, the system real-time communication and reliability of the disadvantages of not and field bus for industrial control industrial control technology is to solve the problem on site traffic data in real time the best option. This paper studies the domestic central air-conditioning control system development and characteristics based on the CAN bus is designed based on the central air conditioning system monitoring. Central air-conditioning control system to the PCI bus based on CAN bus communication cards for data acquisition, achieved using CAN communication interface chip PCI9052 PC-Card with the communication between the external chip SJA1000 CAN bus to achieve the physical layer and data link layer functions. CAN communication card on the driver design, implementation of the CAN bus monitor and control nodes. This paper analyzes the CAN bus and PCI bus technology characteristics and communication mechanism to study the independent control of SJA1000 CAN and CAN bus driver works, completed the hardware design and
结课报告 这学期我们学习了《形势与政策》的课程。通过这门课程的学习，我对国内外的形势与政策有了更深刻的了解和认识。虽然学习的课时不多，可是为我们打开了真实全新的世界。帮助我们了解国内外的形势，掌握更多的国内外时事动态。以前的我们生活在两耳不闻窗外事的象牙塔中，在学习中系统地了解了党和国家的方阵政策，开拓了我的视野。 在课程学习之后，联想到我国现在日新月异的经济发展和变化，我便对我国的经济产生了浓厚的兴趣。中国经济到底是怎样的发展历程，将会走向怎样的发展方向。我不禁有种迫不及待想要了解的感觉。所以我选择了通过《读懂中国经济》这本书，通过它更好的理解我国的形势政策。 中国经济经历了漫长的发展过程。从改革开放到2011年期间，经历一段高速发展阶段。在2012年之后，经济发展速度放缓。在飞速的增长中人们是欣喜的，可是对于放慢速度的现状，有人就产生了悲观的情绪有了很多的质疑和担忧。在这本书里，我们揭开层层迷雾，看到了中国经济的本质。其实我国经济水平在大幅度提高之后经济增速放慢只不过是规律性的。我们现在需要的不是增长速度，而是增长内涵。在复杂的经济形势下，我国社会矛盾已经转变为人民日益增长的美好生活需要和不平衡、不充分的发展之间的矛盾。现在我们就是要解决这一矛盾，让中国经济以更快更稳的步伐走向平衡、协调和可持续的发展轨道。目前，我国人民已不用在温饱线上挣扎，人们的生活自改革开放以来发生了翻天覆地的变化，我们的社会正在奔向全面小康社会的道路上。现在我们已经进入一个社会主义的新时代，均衡充分的发展成为了主题。对于均衡发展，减少社会贫困人口尤其是落后地区农村贫困人口，是我们当前的当前的主要目标。通过实际生活的观察发现，当前我们政府精准扶贫的政策已经贯彻在国家角角落落。政府通过政策的扶持、帮助和照顾贫困地区贫困人口，根据贫困人口的实际情况实行精细准确的经济指导，使贫困人口在政策引导下走在脱贫致富的路上。到2020年我们的目标是实现贫困人口全部脱贫，全面迈进小康社会。区域性的不均衡，我国正在形成新的区域经济增长点，通过一带一路等区域战略性经济共同体，使地区经济发展更加平衡。经济增长新动能正在加速形成。传统行业在科学技术成果的依托下不断增长的同时，创造性的经济增长在互联网飞速发展的带动成为一个
《现场总线技术》 论文 论文题目: 现场总线技术文献综述 论文类型：文献综述 姓名: 学号: 班级: 2016 年 6 月 6 日
摘要 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础 沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络 而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术 是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术 是能应用于各种计算机控制领域的工业总线 因现场总线潜在着巨大的商机 世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域 由于现场总线技术的不断创新 过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统 已被称为第五代过程控制系统[2]。而FCS 和DCS 的真别在于其现场总线技术。现总线技术以数字信号取代模拟信号 在3C(Computer 计算机、Control 控、Commcenication 通信)技术的基础上 大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用 许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争 仍未形成一个统一的标准 目前现场总线网络互联都是遵守OSI 参考模型[3]。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础 这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法 将极大地推动整个工业领域的技术进步 对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 关键字 CAN总线、LonWorks总线、FF总线 Abstract Fieldbus (Fieldbus) refers to open, international standardization, digital and mutual exchange operations two-way transmission, connecting intelligent instrument and control system of communication network. It as plant digital communication network, the basis of the production process communication between field and the control equipment with higher control management level and the contact between. It s not only a grass-roots network, but also a kind of open, new whole distribution control system. This is an intelligent sensing, control, computer, digital communication technology as the main contents of the comprehensive technology, is becoming an information based society impetus industrialization and the industrialization push the applicable technology, information can be applied to various computer control areas of industrial bus, because of fieldbus potential great opportunities, the worldwide each big companies invest considerable human, material nd financial resources to develop research [1]. Today's Fieldbus technology has been international companies competitive field, because of Fieldbus technology unceasing innovation, process Control System consists of the fourth generation since the DCS development of Fieldbus Control System (FCS) System, has been called the fifth generation process Control System [2]. But the real difference of DCS and FCS in the fieldbus technology. Now bus technology replaced with digital signal analog signals in 3C (Computer Control Control, Computer, Commcenication communication) technology, and on the basis of field test and Control information of in situ Set, in situ treatment and on-the-spot use, many control functions from the control room moved to site equipment. The big company because international in the fieldbus technology this field of competition, still not form an unified standards, currently fieldbus network interconnection abide by the OSI reference model [3].
工业控制网络CAN总线在电机中的应用 学号： 姓名： 班号：
CAN总线在电机中的应用 摘要：介绍了CAN总线的特点，并讨论了CAN总线在多电机软启动系统和步进电机控制系统中的应用。 关键词：CAN总线；多电机软启动系统；步进电机控制系统 1. 引言 CAN总线是德国Bosch公司于上世纪80年代初推出的一种多主局域网，CAN推出之初是用于汽车内部测量和执行部件之间的数据通信。例如汽车刹车防抱死系统、安全气囊等。对机动车辆总线和对现场总线的需求有许多相似之处，即能够以较低的成本、较高的实时处理能力在强电磁干扰环境下可靠地工作。因此ＣＡＮ总线可广泛应用于离散控制领域中的过程监测和控制，特别是工业自动化的底层监控，以解决控制与测试之间的可靠和实时数据交换。 CAN总线是现场总线技术的一种，它是一种架构开放、广播式的新一代网络通信协议，称为控制器局域网现场总线。相对于RS-485等通信标准，CAN总线以其具有的诸多优点而在许多领域得到了应用。 CAN通信网络是一种全分散、全数字化的智能双向、多变量、多点、多站的分布式通信体系，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速度块、成本低等特点。CAN总线是一种非常适合工业现场恶劣环境的通信方式。 作为专门应用于工业自动化领域的网络，CAN总线具有以下优点： (1)使用简单方便。许多CAN控制器芯片如SJA1000T、Philips 82C250等实现了CAN物理层及数据链路层的大部分，在使用时用户需要做的只是两件事：对CAN控制器进行初始化，对CAN总线上的数据进行收发操作。 (2)高效可靠。CAN采用短帧结构，数据帧中的数据字段长度最多为8B，所以传输的速度快（最大通信速率可达1Mbps），受干扰的概率低。同时，CAN总线作为多主节点，各节点通过总线仲裁获得总线控制权，并拥有完善的错误处理机制，保证了各种干扰环境下数据传输的安全可靠。 (3)系统可扩充性好。CAN总线是面向消息的编码，而不是面向设备的编码，故增添或删减CAN上的节点非常方便和灵活，易于系统的扩充。 2. CAN总线在多电机软起动系统的应用 交流电动机在全压起动时，起动电流达到额定电流的5～7倍，会对电网造成冲击；起动转矩约为额定转矩的2倍，加剧机械结构磨损。为了解决交流电动机的起动问题，通常需要使用软起动器进行软起动。 （1）CAN通信系统结构 交流电机软起动通信系统由一台工控机作为监控主机，工控机通过CAN总线接口接入CAN总线，各节点是由单片机控制的具有CAN总线数据收发功能的交流电机软起动器。 通信系统各部分提供了不同的功能。其中，工控机控制交流电机软起动器的工作状态，例如软起动、软停车等，显示软起动的各项参数如起动电压、起动电流等。软起动器按照工